多子带频域超宽带合成雷达半实物仿真

宽带合成技术是实现距离向高分辨的一种有效手段,目前频域宽带合成方法拓展至超宽带合成,合成带宽受限,合成信号质量随子带数增加而恶化。针对这些问题,提出了一种适用于频率步进线性调频信号的多子带频域超宽带合成方法,采用预失真、子带间高精延时对齐、相位自适应调整等技术对影响信号合成质量的系统失真、延时误差、子带拼接处相位跳变改进,并搭建步进频雷达半实物仿真系统以验证所提方法的有效性及合成信号性能。实验结果表明,43个28 MHz带宽的子脉冲合成的超分辨距离向信号,带宽为1.035 7 GHz,时间分辨率高达0.872 0 ns,具有良好的点目标分辨性能,未来可应用于二维合成孔径雷达超分辨成像。     

一种基于步进调频高分辨SAR接收与信号产生

通过单个宽带信号获得合成孔径雷达超高分辨距离像,将对雷达接收和信号源工作带宽提出极其苛刻的要求.较详细介绍了一种基于步进调频技术进行子带合成获得高分辨率机载SAR接收与信号源子系统,该子系统采用了5个360MHz带宽的步进调频子带,等效获得1.8GHz工作带宽,距离压缩峰值副瓣优于-28dB,并进行了飞行验证实验,获得了优于0.1m×0.1m分辨率图像.     

基于相参频谱合成技术的步进频信号处理

调频步进信号指的是采用线性调频信号取代简单脉冲,作为步进频信号子脉冲的信号形式。采用基于相参频谱合成技术的步进频信号处理方法,解决传统步进频信号处理方法距离模糊严重、易于产生伪峰的问题。理论分析和仿真结果表明,只要参数设计合理,该方法能够有效实现步进频信号的子脉冲合成,得到可靠的高分辨距离信息。     

频率步进伪码-线性调频信号处理方法及成像

伪码-线性调频(PRBC-LFM)信号具有伪随机相位编码信号和线性调频信号的优点,是一种具有优良抗干扰性能和宽带特性的复合信号。提出一种针对宽带伪码-线性调频信号全去斜接收处理方法,能够实现在较低速率采样条件下完成对宽带伪码-线性调频信号的脉冲压缩。并结合频率步进技术,设计和实现了超大带宽的伪码-线性调频信号,对各子脉冲信号进行脉冲压缩后在频域进行相干合成,对合成得到的大带宽频谱进行逆傅里叶变换得到目标的高分辨力一维距离像。点目标一维距离像仿真和地面运动目标ISAR成像实验均验证了本方法的有效性。     

随机稀疏调频步进信号距离像抗混叠方法研究

传统步进频率波形不模糊距离窗大小受载频步进量制约,将会导致距离像混叠等问题.针对此问题,基于压缩感知理论,研究了一种随机稀疏调频步进信号距离像抗混叠方法.首先对子脉冲进行脉压（Dechirp）处理,将处理后的回波信号看作为具有等效带宽线性调频信号回波的量测数据;其次根据子脉冲随机发射方式构造相应的量测矩阵,得到随机稀疏调频步进信号的压缩感知重构模型,并采用压缩感知重构算法得到高分辨一维距离像.最后,对该方法不模糊距离窗大小进行了分析,并给出了影响不模糊距离窗大小的因素和参数设置原则.所研究方法通过将随机稀疏调频步进信号的距离像合成处理等效为LFM信号的距离像合成过程,既降低了载频步进量对不模糊距离窗大小的限制,克服了距离像混叠问题,又提高了距离像合成性能.仿真实验进一步验证了本文方法的有效性.     

随机线性调频步进雷达波形设计及成像算法研究

线性调频步进信号能在不增加系统瞬时带宽的情况下用数字信号处理的方法获得高的距离像分辨率,是一种高效的雷达信号形式。针对传统的线性调频步进信号抗干扰能力较差的问题,该文提出一种可以随机发射线性调频步进信号子脉冲的波形设计方法,结合压缩感知理论,运用较少的子脉冲实现了对运动目标1维距离像的重构和高分辨的2维成像。在此基础上,进一步分析了目标运动对随机线性调频步进信号雷达成像的影响,设计了包含测速脉冲的随机线性调频步进信号,并提出了基于时频分析、Radon变换和二值数学形态学相结合的运动速度估计及补偿方法。仿真实验验证了随机线性调频步进信号逆合成孔径雷达的性能及该文方法的有效性。     

运用Super-SVA方法处理频谱不连续调频步进信号

调频步进信号是高分辨率雷达中经常采用的一种信号形式。它是线性调频信号和频率步进信号的结合,兼有两者的优点。在实际雷达系统设计中,如果频率步进值能够大于子脉冲带宽,对于以更少的子脉冲数来获得更大的带宽,从而降低目标运动对合成信号质量的影响是非常有帮助的。但此时会出现很高的栅瓣,并导致假目标的出现或者掩盖小的目标。该文利用Super-SVA超分辨方法拓展各子脉冲的频谱从而使合成频谱连续起来,解决了此情况下的栅瓣问题。再利用Super-SVA方法对合成的1维距离像进行处理,则能进一步降低旁瓣。文中给出了计算仿真结果验证了算法的有效性。     

基于回波的多子带SAR系统载频误差补偿方法研究

为了提高SAR系统的分辨率,在距离向可以通过发射一系列不同载频的窄带信号,通过信号处理的方法实现带宽合成,进而得到等效大带宽信号对应的分辨率。为有效实现带宽合成,要求不同子带回波的载频步进值严格已知,这在某些实际应用环境中,并不能总是满足,因而需要从回波数据中直接估计步进值。该文提出一种基于子带回波数据的载频误差估计与补偿方法。该方法基于压缩后子带回波数据多普勒相位与载频的关系,对子带图像进行干涉处理,提取差分相位,并利用差分相位沿方位向的冗余进行相干积累,获得以实际载频步进值为振荡频率的单频信号,进而通过频谱分析方法得到误差频率,并对子带间相位误差进行补偿。通过该方法,能够实现子带信号的相干合成,提升了SAR数据成像质量。实验数据的处理结果验证了该方法的有效性。     

一种孔径渡越时间补偿方法研究

在频谱合成法的基础上建立了线性相控阵雷达中调频步进频信号的处理模型,分析了孔径渡越时间对调频步进频信号带宽的限制,提出了基于移频原理的解决方法,并给出了相应的仿真结果.理论分析及仿真结果表明,在调频步进子脉冲信号带宽小于孔径渡越时间倒数的条件下,合成信号带宽仍受孔径渡越时间限制;利用移频的方法可以有效补偿孔径渡越时间的...     

调频步进雷达信号处理机设计

研究了用步进频结合调频子脉冲信号体制实现雷达的距离高分辨率。首先讨论了该信号的形式和处理方法,然后通过仿真确定信号参数的选择并验证信号处理方法的可行性。接着分析了子脉冲带宽、频率步进量、子脉冲个数等参数之间的相互关系和对于信号处理的影响。最后介绍了信号处理机的硬件设计,该设计充分利用现代超高速、超大规模可编程器件,以DSP＋FPGA为核心来设计信号处理机。     

利用频谱合成实现分布式卫星SAR高距离分辨力成像

在正侧视模式下,以不同视角对同一地域进行观测可获得多组回波数据,通过对多组回波数据的综合处理可提高SAR的距离向分辨力。该文研究了由收发分置平台以不同视角、不同观测模式(正侧视和斜视)对同一地域进行观测获取的多组回波数据,指出由于雷达天线波束中心与卫星垂直轨道面夹角的不同,导致回波信号所处频段的不同;通过对不同频段回波信号的频谱合成可提高距离向分辨力。此外,该文还讨论了分布式卫星SAR 系统的一些参数对频谱合成的影响。     

一种斜视SAR成像算法

该文详细分析了斜视SAR的成像原理,研究了大斜视SAR与正侧视SAR回波信号的差异,在此基础上,提出了一种高运算效率的成像方法,实现了大斜视SAR成像,并获得较好的图像分辨力。     

一种高分辨率聚束SAR运动补偿算法研究

聚束SAR模式是获得高分辨率雷达图像的一种有效的方法。由于合成孔径时间较长,载机在合成孔径时间内飞行的非平稳性造成图像严重散焦,并且高分辨率SAR的距离向信号也存在相位误差。该文提出一种新的基于回波数据的运动补偿方法对载机的位置误差、距离向相位误差以及残余包络误差进行有效的估计,得到高分辨率的聚束SAR图像,并通过实测数据验证了该文方法的有效性。     

星载合成孔径雷达聚束模式方位分辨率研究

从星载合成孔径雷达与机载合成孔径雷达成像几何关系的差异,可以看出经典的聚束模式合成 孔径雷达方位分辨率公式对于星载情况有较大误差。该文给出了适用于星载聚束模式合成孔径雷达的方位向分辨率的计算方法,数据模拟结果验证了方法的难确性。     

滑动聚束SAR成像模式研究

滑动SAR是一种新颖的SAR成像模式,它通过控制辐照区在地面移动的速度来增加方位向相干累积的时间,从而提高SAR方位向的分辨率。该文从成像机理、回波方程、分辨率、天线扫描以及测绘带宽等方面对滑动聚束SAR进行了详细分析,并且给出了滑动聚束SAR的波数域成像算法。通过对条带SAR,聚束SAR,滑动聚束SAR的比较,可以看出条带SAR和聚束SAR都是滑动聚束SAR的一种特例。     

基于局部超分辨重建的高精度SAR图像水域分割方法

合成孔径雷达(SAR)图像水域分割在水资源调查、灾害监测等领域具有重要意义。针对中低分辨率星载SAR图像水域提取精度不足的难题,该文融合基于轻量级残差卷积神经网络(CNN)的图像超分辨率重建技术和传统SAR图像水域分割技术的优点,提出了一种基于局部超分辨重建的SAR图像水域分割方法,显著提升了SAR图像水域分割的精度。为了验证上述方法的有效性,该文以南水北调中线工程水源地丹江口水库为应用对象,基于国产高分三号(GF-3)卫星的8 m分辨率标准条带(SS)模式图像和欧空局Sentinel-1卫星20 m分辨率干涉宽幅(IW)模式图像,开展了水域分割的实验验证和精度评估工作。实验结果表明,该文所提方法可在中低分辨率SAR图像中获取更精确的水域分割结果,其水域分割性能较传统方法有大幅提升。      

合成孔径雷达图像辐射分辨率工程估算公式的校正

该文分析了合成孔径雷达图像辐射分辨率的本质,指出了目前工程应用的合成孔径雷达图像辐 射分辨率估算值存在着较大的误差,只适合于定性分析。在利用信号检测错误概率的基础上推导出了适合于定量分析的合成孔径雷达图像辐射分辨率工程估算公式。     

聚束SAR应用条带SAR方法成像

在分析聚束合成孔径雷达（SAR）方位向时频关系的基础上，提出了一种新的全孔径分辨率SAR成像算法。根据SAR在条带与聚束模式下回波信号之间的差别，利用现有成熟的条带SAR成像算法实现先对聚束SAR各方位向子孔径成像，而后再将各方位子孔径带宽合成为全孔径带宽，以形成具有全孔径分辨率的SAR图像，极大降低了系统PRF的要求。     

机载混合模式SAR波束指向控制对图像质量的影响

针对机载混合模式SAR系统,该文给出了步进式波束控制下雷达波束对地面点目标照射强度的数学模型;通过分析方位向回波压缩信号,结合数学推导,提出波束控制对图像质量的影响主要体现在：波束指向被控时间导致出现无穷多对成对回波;混合度造成的主瓣展宽导致方位向分辨率下降;混合度造成的旁瓣压低导致成对回波对图像质量影响加大;混合度和波束指向被控时间相互作用使成对回波存在畸变。并利用计算机仿真验证了论证分析的正确性。最后对机载混合模式SAR波控方案的制定提出了建议。     

IMAGING ANALYSIS OF FREQUENCY MODULATION CONTINUOUS WAVE SYNTHETIC APERTURE RADAR IN NEAR RANGE MODE简

Frequency-Modulation Continuous-Wave Synthetic Aperture Radar （FMCW SAR） has shown great potential in the applications of civil and military fields because of its easy deployment and low cost. However, most of these work and analysis are concentrated on airborne FMCW SAR, where the characteristics of the ilnaging geometry and signal are much similar to that of traditional pulsed-SAR. As a result, a series of test campaigns of automobile-based FMCW SAR were sponsored by Institute of Electronics, Chinese Academy of Sciences （IECAS） in the autumn of 2012. In this paper, we analyze the imaging issues of FMCW SAR in automobile mode （named as near range mode）, where a vehicle is used as moving platform and a large looking angle is configured. The imaging geometry and signal properties are analyzed in detail. We emphasize the difference of the near range mode from the traditional airborne SAR mode. Based on the analysis, a focusing approach is proposed in the paper to handle the data focusing in the case. Simulation experiment and real data of automobile FMCW SAR are used to validate the analysis.